CC BY
37
УДК 36.1
Достижения пищевой науки и технологии -
для устойчивой биоэкономики
С.А. Рябцева, д-р техн. наук, профессор, А.Д. Лодыгин, д-р техн. наук, доцент,
П.Г. Нестеренко, д-р техн. наук, профессор
Институт живых систем Северо-Кавказского федерального университета
Европейской Ассоциацией интеграции пищевых наук и инженерных знаний в пищевой отрасли (ISEKI-Food Association, сокращенно IFA) была организована международная конференция, которая состоялась 21-23 мая 2014 г. в г. Афины, Греция. В конференции приняли участие 288 преподавателей университетов, ученых, представителей общественных организаций и специалистов предприятий пищевой промышленности из 38 стран - участников IFA: Греции, Польши, Италии, Великобритании, Германии, Португалии, Румынии, Австрии, Бельгии, Испании, Франции, Турции, США, Бразилии, Литвы, Нидерландов, ЮАР, Ирландии, Болгарии, Хорватии, Венгрии, Мальты, Мексики, Словакии, Тайваня, Украины, Финляндии, Беларуси, Вьетнама, Исландии, Канады, Латвии, Норвегии, Словении, России, Чили, Швеции, Японии. Единственным представителем России на конференции был А.Д. Лодыгин. Качественный состав участников конференции представлен на рисунке. IFA ставит перед собой следующие основные цели:
• развитие интеграции науки и инженерных знаний в пищевой отрасли;
• разработка учебных материалов и методов обучения работников пищевой промышленности;
• создание виртуального сообщества экспертов для общения с общественностью;
• стимулирование развития совместных проектов в пищевой отрасли. Прошедшая конференция стала одной из серии подобных мероприятий, цель которых - внести вклад в создание открытого международного форума для исследователей, ученых-преподавателей в области высшего образования, технологов, представителей промышленности и потребителей пищевых продуктов, чтобы содействовать конструктивному диалогу и сотрудничеству в области пищевой науки и технологии, промышленности и образования.
В рамках 3-й Международной конференции !5ЕК!-РооС были проведены 3 сессии:
1. Пересмотр принципов образования: улучшение компетенций для биоэкономики 2020 г.
Представительство университетов (1), научно-исследовательских и общественных организаций (2), предприятий пищевой промышленности (3) на конференции
2. Знания и инновации в перспективных биоэкономических исследованиях.
3. Пищевая промышленность для устойчивого снабжения человечества пищей.
Первая сессия была посвящена новым стратегиям и методам высшего образования в области пищевой науки и технологии, непрерывному профессиональному совершенствованию и требованиям к образованию работников для биоэкономики в 2020 г. Отмечено, что одной из наиболее важных проблем высшего и дополнительного образования является разрыв между содержанием реализуемых программ и ожиданиями пищевой промышленности. Для определения путей решения этой проблемы проводят-
ся опросы работников пищевых предприятий и представителей бизнеса, которые позволяют выявить наиболее важные коммуникативные, мыслительные и профессиональные навыки. В частности, в одном из таких опросов выявлено, что умение слушать ценится больше, чем умение говорить или писать, так же как способность работать в коллективе и решать проблемы профессионалы ставят выше, чем лидерские качества и творческие способности .
Разрыв между обучением и практикой попытались преодолеть во Франции, заключив договор между сельскохозяйственной школой (техникумом), университетом и частными компаниями о проведении среди обучающихся (в 12 группах, каждая из которых включала 5 бакалавров, 1 магистра и 1 аспиранта) соревнования по созданию продуктов питания, которые имели бы новый состав и/или технологию, и/ или упаковку и могли бы промыш-ленно производиться. По итогам защиты презентаций 3 продукта были отобраны для дальнейшего внедрения в производство. Проводятся и международные соревнования студентов в области пищевых инноваций.
Другой пример учета желания студентов меньше заниматься теорией и больше уделять внимания практике - проведение занятий по пищевой безопасности с использованием саБе-методов, т. е. обучения на конкретных примерах (случаях) из практики. Студенты получают задание предсказать микробиологические риски и срок хранения определенного продукта. Они работают в группах из 3-4 человек и должны изучить стандарты, обзоры, требования вМР, подготовить и защитить презентацию по своей теме. В ходе работы преподаватель рассказывает о методах прогнозирования и моделирования микробной порчи, показывает методики изучения и сохранения качества продуктов.
Одной из причин существования «пробелов» между тем, что дает высшее образование и требованиями рынка труда, является отсутствие профессионального опыта у преподавателей вузов. В качестве одного из направлений решения этой проблемы предлагается вводить в курс обучения специализированные лекции о собственных изобретениях преподавателя, внедренных в производство. Реальный опыт в разработке новых технологий, оформлении заявок на патент, коммерциализации работы, формировании связей с промышленностью больше привлекает студентов, чем теоретические лекции. В связи с этим автор доклада отмечает повышение уровня мотивации студентов к обучению и научной работе, повышению у них уровня знаний.
Многие участники конференции подчеркивали необходимость обучения на конкретных случаях и темах, в том числе наиболее актуальных («горячих»): съедобные упаковки, биопроцессы, традиции и инновации, новые удобные продукты. Также было отмечено, что необходимым условием совершенствования программ является тестирование по итогам обучения, обсуждение результатов, привлечение экспертов из разных стран и областей науки и производства.
На конференции было отмечено, что совершенствование и доступность современного оборудования и программного обеспечения привели к изменению взглядов на систему взаимосвязи между пищей, окружающей средой и здоровьем человека. Появилось понятие фу-домики ^ооСоткБ) как интегра-тивной системы знаний на молекулярном уровне об объектах пищевой науки и инженерии. Это понятие тесно связано с нутригеноми-кой, основанной на фундаментальном понимании связи между пищей, генетикой и здоровьем. Подчеркивалась необходимость нового подхода к образованию в условиях объединения в единую систему сельскохозяйственного производства, пищевой промышленности и получения биотоплива. В частности, современные инженеры должны владеть методами масс-спектрометрии, инфракрасной спектроскопии, применения биомаркеров, уметь получать, обрабатывать, анализировать полученную информацию и применять ее для регулирования взаимодействия
между массой и энергией в системе производства пищевых продуктов.
Большое внимание было уделено созданию международных исследовательских и образовательных проектов в пищевой науке и технологии, в которых участвуют студенты, аспиранты и преподаватели. Отмечено, что международная кооперация приводит к повышению уровня научных исследований и публикаций, способствует совершенствованию навыков устного и письменного общения, а также работы в команде, инициативности, самостоятельности, получению позитивного опыта международного сотрудничества.
Совершенствование инженерного образования невозможно без интерактивного моделирования виртуальных экспериментов, которые открывают новые возможности благодаря использованию современного программного обеспечения, в том числе графики и анимации, не требуют оборудования, позволяют студенту создать и изучить процесс, научиться обрабатывать и анализировать полученные данные. Более того, некоторые участники конференции считают, что завершается время классических лекций перед огромными аудиториями, при которых общение преподавателя и студента было минимальным или отсутствовало вообще. «Гибридные» и «перевернутые» лекции открывают новые возможности в обучении. Интернет-технологии позволяют студенту получить весь необходимый материал на расстоянии, работать дома, а на занятия приходить, чтобы только обсудить с «инструктором» определенные вопросы и написать контрольные тесты.
На конференции не раз подчеркивалась необходимость непрерывного обучения и совершенствования специалистов пищевой отрасли в течение всей активной жизни. Для этого функционирует система тренингов, техническую, дидактическую, административную поддержку которых обеспечивает IFA. Для создания проекта повышения квалификации персонала перерабатывающих пищевых предприятий проведен анализ потребностей отрасли, определены ресурсы и возможности организации, анализ трендов рынка новых продуктов, определена стратегия тренингов, проведена оценка стоимости проекта. Один из последних проектов
посвящен разработке новых форм электронного обучения (е-!еагп1пд, шеЫпагз). В частности, создана обучающая е-!еагп'тд программа по изучению замораживания и упаковки пищевых продуктов, которая включает разделы по истории вопроса, процессам и технологии в целом, факторам, влияющим на качество и безопасность; программа содержит новейшие разработки, вопросы для самооценки усвоения материала. На конференции вообще неоднократно затрагивался вопрос о том, что информационная грамотность, способность к эффективному поиску, анализу, корректному использованию данных Интернета - важная часть профессиональных навыков, которые получают бакалавры. Магистрам необходима также способность к критическому анализу журнальных статей и умение составлять литературные обзоры.
Организаторы тренингов (курсов повышения квалификации) сотрудников пищевой промышленности отмечают существенные различия в запросах обучающихся. Если представители старшего поколения предпочитают общение с преподавателем «лицом к лицу», то новое поколение хочет не просто получить все знания в электронном виде, но и в формате «развлечение + обучение». В связи с этим предлагаются разные пути обучения -от традиционных текстов, аудио- и видеозаписей до компьютерного моделирования, интерактивных виртуальных туров и видеоигр.
Основными темами второй сессии стали надежные продуктовые системы (цепочки), применение побочных продуктов, оформление новых продуктов, менеджмент энергетических и водных ресурсов, современные инновации и новые требования к пищевым продуктам.
К интересным направлениям применения побочных продуктов относятся следующие:
использование кофейного осадка (гущи) как источника биоактивных компонентов с антиоксидантными, антитоксичными, антимутагенными и антимикробными (особенно против золотистого стафилококка и листерии моноцитогенес) свойствами; пленки (зНуегзк/'п) кофейных зерен как нового функционального ингредиента в хлебопекарной отрасли;
применение побочных и промежуточных продуктов переработки
фруктов и овощей (в частности, остатков после отжима винограда и оливок) как источников полифенолов, каротиноидов, флавоноидов в качестве функциональных кормовых ингредиентов, добавление которых позволяет повысить качество мяса и молока, яйценоскость, стабильность продуктов в процессе хранения;
использование остатков после отжима оливкового масла для синтеза моноацилглицеридов в присутствии липаз различного происхождения;
выращивание микроводорослей на отходах свиноводства для получения этанола;
биосинтез дрожжевого белка на свекольной мелассе и гидролизо-ванной массе листьев свеклы с использованием представителей родов Trichosporon и Candida;
применение пульпы сахарной свеклы для получения пропиленг-ликоля, гликолевой кислоты ;
селекция молочнокислых микроорганизмов для получения ферментативных гидролизатов свекольной пульпы;
получение натуральных пищевых волокон-стабилизаторов из клеточных стенок кожицы яблок, остающихся при производстве сока;
применение желудей как источника антиоксидантов, макроэлементов, безглютеновых продуктов ;
переработка виноградных косточек как источника полиненасыщенных жирных кислот;
исследование состава и комплексная переработка мякоти, семян и даже цветков тыквы для пищевой промышленности, кормления животных, биоэнергетики, фармацевтики и косметики;
получение ценных метаболитов на основе биосинтеза дрожжами Criptococcus curvatus при культивировании их на молочной сыворотке;
внесение остатков переработки брокколи в почву для выращивания томатов, что позволяет повысить урожай;
улучшение качества безглютено-вого хлеба путем добавления полисахаридов из ржаных отрубей.
Перспективными темами европейские исследователи считают также:
получение из растительного сырья водорастворимых каротиноидов, которые усваиваются лучше, чем жирорастворимые;
производство низкокалорийных кондитерских изделий с облепихой;
исследование комплекса биологически активных веществ (прежде всего антиоксидантов) черники, аронии, фиников, манго; перца; розмарина и мяты (как природных источников стабилизаторов качества майонеза;
исследование влияния экзополи-сахаридов (ЭПС) молочнокислых бактерий на текстуру йогурта, причем к наиболее важным факторам относятся тип связей, степень разветвления, молекулярная масса ЭПС ;
применение бобовых для получения паст, обогащенных биоактивными компонентами и ферментированных Lactobacillus plantarum;
исследование технологических особенностей производства кефира как природного пробиотика, в том числе влияние казеинатов и состава микрофлоры на формирование сгустка;
применение микроорганизмов, вызывающих порчу пищевых продуктов, для получения эмульгаторов;
разработка заменителей молочного жира, растительных структурированных белков - заменителей мяса;
совершенствование методов контроля качества пищи, в частности, использование газового сенсора пептидов, электронного носа для оценки качества вина, мониторинг пищевых охлаждающих систем в Европе;
разработка теоретических аспектов моделирования осмотических процессов переработки фруктов и овощей; микробиологической порчи и ухудшения качества компонентов свеженарезанных салатов.
Ряд докладов был посвящен разработке новых процессов, особенно энергосберегающих, в том числе применению:
высокоэффективных световых импульсов в узком спектре (л = 395±5 нм) для замены традиционной пастеризации;
нетермической (холодной) плазмы для обеззараживания и модификации пищевых субстратов и кормов, в частности, яичной скорлупы и черного перца;
комбинации центрифугирования и микроволновой сушки для удаления влаги;
нанораспылительной сушки масла (исследование на моделях и натуральных эмульсиях);
солнечного света для сушки овощей;
вакуумной импрегнации (пропитки) для получения свежих, минимально обработанных продуктов из фруктов, в частности яблок;
комбинации радиочастотной обработки для ускорения процесса замораживания пищи, в частности мяса;
микроинкапсулирования натурального низкокалорийного подсластителя стевии путем распылительной сушки с применением мальтодекстрина;
микроинкапсулирования рыбьего жира и клеток хлебопекарных дрожжей с метилцеллюлозой;
микроинкапсулирования Lactobacollus acidophilus путем распылительной сушки с хитозаном;
ультразвука для гомогенизации молока при получении йогурта; экстракции биоактивных компонентов из косточек плодов оливы;
мембранного разделения и ультразвука для восстановления (реактивация) ферментов в производстве биоэтанола ;
гомогенизации ультравысокого давления для улучшения качества и сроков хранения молока ослиц и соевой эмульсии;
углекислого газа под сверхвысоким давлением экстракции БАВ из ржаных отрубей;
озонирования при упаковке грибов.
Отмечено, что в настоящее время на рынке Европы появляется около 3500 новых продуктов в год. Разработаны модели для оптимизации рецептур новых продуктов по сенсорным и физико-химическим свойствам.
Часть докладов была посвящена результатам биологических исследований на животных и людях, например:
влиянию различных факторов (вида сушки картофеля и бананов, структуры хлеба с добавлением гу-аровой камеди на процессы переваривания продуктов на моделях in vitro;
вопросам пищевой аллергии и безглютеновых продуктов;
противохолестериновому эффекту продуктов переработки винограда;
функциональным свойствам экстрактов семян тыквы.
Как отмечалось на конференции, пищевая нанотехнология - это настоящая промышленная революция. Более 400 компаний в мире активно занимаются исследованиями в этой области, предполагается, что количество их превысит 1000 в
следующие 10 лет. К направлениям нанотехнологии относится получение съедобных биоразлагаемых мембран и желатиновых наноком-позитных биопленок с использованием монтмориллонита. Исследование антимикробной активности хитозановых съедобных биопленок показало, что этот показатель зависит от рН пищи, вида микроорганизма порчи, наличия катионов металлов, молекулярной массы, степени деацетилирования хитоза-на. Для получения упаковочных биоматериалов предлагается также использовать крахмал, проводя реакцию синтеза с жирными кислотами и их производными с применением конвекции и микроволнового излучения.
Значительное внимание на конференции было уделено исследованию свойств, получению и применению эфирных масел, обладающих антимикробными, антиокси-
дантными, противовоспалительными, антимутагенными и антиканцерогенными свойствами. В качестве источников таких масел используются различные растения - мята, кожица цитрусовых, рейган (огедапо) и др.
Актуальным направлением в пищевой науке является поиск методов повышения стабильности при хранении, например, использование экстракта морских водорослей для замедления окисления оливкового масла; исследование влияния точки плавления лецитина на стабильность омега-3 жирных кислот в жировых системах; разработка антимикробной упаковки для измельченной говядины с использованием этилового спирта.
При проведении третьей сессии были проанализированы последние разработки и потребности в пищевой промышленности, спо-
собствующие созданию устойчивой биоэкономики.
Анализ материалов конференции позволяет выделить два основных взаимосвязанных направления, по которым развивается пищевая наука и технология в Западной Европе:
совершенствование традиционных и разработка новых технологических процессов для максимально полной, безотходной, энергосберегающей и экономически эффективной переработки национального сырья;
получение продуктов и компонентов, обладающих функциональными свойствами, высоким качеством и длительными сроками хранения.
По материалам 3-й Международной конференции ¡БЕЮ-БоосС.
Достижения пищевой науки и технологии - для устойчивой биоэкономики (по материалам 3-й Международной конференции ISEKI-Food)
Ключевые слова
ISEKI-Food конференция, направления исследований, пищевая промышленность.
Реферат
Систематизированы материалы 3-й Международной конференции, организованной ISEKI-Food Association и прошедшей в мае 2014 г. в Греции. Кратко рассмотрено содержание трех сессий, посвященных пересмотру принципов образования в пищевых отраслях, а также знаниям и инновациям в перспективных биоэкономических исследованиях. Показаны причины и способы преодоления разрыва между обучением и практикой. Выделены наиболее перспективные направления исследований, в т. ч. в области применения побочных продуктов пищевого производства, разработки новых энергосберегающих процессов переработки пищевого сырья, позволяющих улучшить сроки хранения, качество и безопасность продуктов, получения продуктов и ингредиентов с функциональными свойствами, биологических исследований на животных и людях для проверки полезных свойств получаемой продукции. Особое внимание уделено получению упаковочных саморазлагающихся биоматериалов, а также исследованию свойств, получению и применению эфирных масел, обладающих антимикробными, антиоксидантными, противовоспалительными, антимутагенными и антиканцерогенными свойствами. Выделены два основных взаимосвязанных направления, по которым развивается пищевая наука и технология в Западной Европе: совершенствование традиционных и разработка новых технологических процессов для максимально полной, безотходной, энергосберегающей и экономически эффективной переработки национального сырья; получение продуктов и компонентов, обладающих функциональными свойствами, высоким качеством и длительными сроками хранения.
Авторы
Рябцева Светлана Андреевна, д-р техн. наук, профессор, Лодыгин Алексей Дмитриевич, д-р техн. наук, доцент, Нестеренко Павел Григорьевич, д-р техн. наук, профессор, Институт живых систем Северо-Кавказского федерального университета, 355035, г. Ставрополь, ул. Пушкина, 1, ryabtseva07@mail.ru
Achievements of food science and technology - for a sustainable bioeconomy (Materials 3rd International Conference ISEKI-Food)
Key words
ISEKI-Food Conference, directions of research, food industry. Abstracts
Materials 3 International ISEKI FOOD the conference (May, 2014, Greece) are systematized. The contents of 3 sessions devoted to revision of principles of education, and also to knowledge and innovations in perspective bioeconomic researches is briefly considered. The reasons and ways of overcoming of break between training and practice are shown. The most perspective directions of researches are allocated including into scopes of by-products of food manufacture, development new energy-efficient processes of the food raw material processing, allowing to improve periods of storage, quality and safety of products, obtaining of products and components with functional properties, biological researches on animals and people for check of properties of received production. The special attention is given to obtaining packing self-decomposable biomaterials, and also to research of properties, reception and application of the essential oils with antimicrobic, antioxidant, antiinflammatory, antimutagen and anticancerogenic properties. Two the basic interconnected directions of food science and technology in the Western Europe developing are allocated: perfection traditional and development of new technological processes for maximum full, without waste, energy-efficient and economically effective processing of national raw material; obtaining of products and the components possessing functional properties, high quality and long periods of storage.
Authors
Ryabtseva Svetlana Andreevna, Doctor of Technical Science, Professor, Lodygin Alexey Dmitrievich, Doctor of Technical Science, Docent, Nesterenko Pavel Grigoryevich, Doctor of Technical Science, Professor,
Institute of Living Systems of the North Caucasian Federal University, st. Pushkin, 1, Stavropol, 355035, ryabtseva07@mail.ru
